KR102545510B1 - 보조 온수 난방장치 - Google Patents

Abstract

보조 온수 난방장치가 개시된다.
개시된 보조 온수 난방장치는, 급수라인을 통해 온수 공급원으로부터 온수를 난방라인으로 유동시켜 난방 존을 난방하고, 난방라인을 통과한 온수는 환수라인을 통해 온수 공급원으로 환수시키는 온수 난방시스템에 적용되는 보조 온수 난방장치로서, 상기 급수라인의 일부를 이루는 급수관; 상기 환수라인의 일부를 이루는 환수관; 상기 환수관에 연결 설치되어 환수되는 온수를 저장하는 수조; 상기 환수관으로부터 상기 급수관으로의 온수 통로를 형성하는 바이패스관로; 상기 환수라인을 통한 온수의 유동 또는 상기 환수관과 바이패스관로를 통한 온수의 유동이 선택적으로 이루어질 수 있도록 설치되는 환수측 삼방밸브유닛; 상기 급수라인을 통한 온수의 유동 또는 상기 급수관과 바이패스관로를 통한 온수의 유동이 선택적으로 이루어질 수 있도록 설치되며, 상기 환수측 삼방밸브유닛과 협력하여 상기 급수관과 상기 난방라인과 상기 환수관과 상기 바이패스관로를 지나는 순환유로를 형성하는 급수측 삼방밸브유닛; 상기 순환유로를 따라 온수를 유동시키는 펌프; 및 상기 수조 또는 상기 바이패스관로 내의 온수를 가열하는 가열유닛;을 포함하는 포함한다.

Description

보조 온수 난방장치{Auxiliary hot water heating apparatus}

본 발명은 보조 온수 난방장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온수 공급원을 이용하는 온수 난방시스템에 설치되어 난방 부하가 작은 경우에 온수 공급원을 대신하여 난방을 수행함으로써, 온수 난방시스템의 에너지 절약 운전을 가능하게 하는 보조 온수 난방장치에 관한 것이다.

아파트와 같은 공동주택이나 빌딩, 다세대 또는 단독주택에서 사용되는 난방시스템은 독립적으로 설치된 보일러에 의해 난방수를 가열한 후 이를 이용하여 난방을 실시하는 개별난방과, 외부에 별도로 설치된 열원에 의해 난방수를 가열한 후 이를 이용하여 난방을 실시하는 집단난방으로 구별될 수 있다. 또한, 집단난방은 다시 중앙보일러와 같은 열원을 사용하는 중앙난방과, 외부의 지역발전소와 같은 열원을 사용하는 지역난방으로 구별될 수 있다.

아파트 등의 공동주택 난방에 많이 적용되고 있는 지역난방 방식의 경우, 열생산 시설(1차측)에서 생산되는 열에너지를 열수송 시설을 통해 공급받아 열교환기를 통해 난방에 필요한 온수를 생산하며, 열교환기에서 가열된 온수를 펌프를 이용하여 공동주택의 각 세대별로 공급하게 된다. 그리고 각 세대로 공급되는 온수는 각 세대에 열에너지를 전달하고 냉각된 후 환수라인을 통해 다시 열교환기로 환수되어 가열되는 과정을 반복하게 된다.

다양한 온수 난방방식에 있어서 각 세대별로는 자동제어 난방시스템이 적용되는 것이 일반적이다. 자동제어 난방시스템은 세대 내 각 난방 존마다 별도의 온도 조절기를 설치하여 각 난방 존의 실내 온도를 별도로 조절할 수 있는 에너지 절약형 난방시스템이다. 자동제어 난방시스템은 각 난방 존마다 난방라인이 매설되며 난방이 필요하지 않은 경우 해당 난방라인의 밸브를 닫음으로써 불필요한 에너지의 낭비를 막고 연료비를 절감할 수 있다. 그리고 난방 존의 목표온도를 세팅해 놓으면 온수 공급원으로부터 온수가 자동으로 공급되어 난방 존이 세팅된 온도로 유지될 수 있다.

그런데 일반적으로 각 세대에 온수를 공급하는 온수 공급원은 고용량이며, 에너지 소비량이 많다. 따라서 난방부하가 크지 않은 난방 조건에서도 고용량의 온수 공급원이 운전되어 온수를 공급하게 되므로, 불필요한 에너지가 낭비되는 문제점이 있다.

등록특허공보 제1099779호 (2011. 12. 28.)

본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 난방부하가 상대적으로 작은 경우에 온수 공급원을 대신하여 난방을 수행함으로써, 온수 난방시스템의 에너지 절약 운전을 가능하게 하는 보조 온수 난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 상술한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보조 온수 난방장치는, 급수라인을 통해 온수 공급원으로부터 온수를 난방라인으로 유동시켜 난방 존을 난방하고, 난방라인을 통과한 온수는 환수라인을 통해 온수 공급원으로 환수시키는 온수 난방시스템에 적용되는 보조 온수 난방장치로서, 상기 급수라인의 일부를 이루는 급수관; 상기 환수라인의 일부를 이루는 환수관; 상기 환수관에 연결 설치되어 환수되는 온수를 저장하는 수조; 상기 환수관으로부터 상기 급수관으로의 온수 통로를 형성하는 바이패스관로; 상기 환수라인을 통한 온수의 유동 또는 상기 환수관과 바이패스관로를 통한 온수의 유동이 선택적으로 이루어질 수 있도록 설치되는 환수측 삼방밸브유닛; 상기 급수라인을 통한 온수의 유동 또는 상기 급수관과 바이패스관로를 통한 온수의 유동이 선택적으로 이루어질 수 있도록 설치되며, 상기 환수측 삼방밸브유닛과 협력하여 상기 급수관과 상기 난방라인과 상기 환수관과 상기 바이패스관로를 지나는 순환유로를 형성하는 급수측 삼방밸브유닛; 상기 순환유로를 따라 온수를 유동시키는 펌프; 및 상기 수조 또는 상기 바이패스관로 내의 온수를 가열하는 가열유닛;을 포함한다.

상기 급수관에는 급수 온도센서가 설치되며, 상기 환수관에는 환수 온도센서가 설치될 수 있다.

상기 수조에는 레벨센서가 설치될 수 있다.

상기 환수측 삼방밸브유닛은 환수측 삼방밸브 및 상기 환수측 삼방밸브를 동작시키는 환수측 밸브 액추에이터를 포함하며, 상기 환수측 삼방밸브는 환수측 밸브 하우징 및 상기 환수측 밸브 하우징의 내부에 설치되는 환수측 유로전환부재를 포함하고, 상기 환수측 밸브 하우징의 내측에는 환수 배출 측과, 환수 유입 측과, 바이패스관로 측으로 개방된 3 방향 유로가 형성되며, 상기 환수측 유로전환부재는 상기 3 방향 유로에 대응되는 3개의 통로를 포함하되, 상기 환수측 유로전환부재가 회전하여 상기 3 방향 유로 중 1 방향 유로를 차단하고 2 방향 유로가 연통되도록 개방할 수 있다.

상기 급수측 삼방밸브유닛은 급수측 삼방밸브 및 상기 급수측 삼방밸브를 동작시키는 급수측 밸브 액추에이터를 포함하며, 상기 급수측 삼방밸브는 급수측 밸브 하우징 및 상기 급수측 밸브 하우징의 내부에 설치되는 급수측 유로전환부재를 포함하고, 상기 급수측 밸브 하우징의 내측에는 급수 유입 측과, 급수 배출 측과, 바이패스관로 측으로 개방된 3 방향 유로가 형성되며, 상기 급수측 유로전환부재는 상기 3 방향 유로에 대응되는 3개의 통로를 포함하되, 상기 급수측 유로전환부재가 회전하여 상기 3 방향 유로 중 1 방향 유로를 차단하고 2 방향 유로가 연통되도록 개방할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 보조 온수 난방장치는 상기 환수측 삼방밸브유닛, 상기 급수측 삼방밸브 유닛, 상기 펌프 및 상기 가열유닛을 제어하는 제어부를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 보조 온수 난방장치는 상기 제어부에 입력 신호를 가하는 모드 조작부와, 난방 운전 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 온수 난방시스템을 급수 난방 운전 모드와 순환 난방 운전 모드 중 어느 하나의 모드로 운전하도록, 상기 환수측 삼방밸브유닛, 상기 급수측 삼방밸브유닛, 상기 펌프 및 상기 가열유닛을 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 현재 난방부하와 기준 난방부하를 비교하여, 현재 난방부하가 기준 난방부하보다 크면, 온수가 상기 온수 공급원, 상기 급수라인, 상기 난방라인, 상기 환수라인 및 상기 온수공급원을 순환하여 난방 존을 난방하는 급수 난방 모드로 운전되도록 상기 온수 난방시스템을 제어하며, 현재 난방부하가 기준 난방부하 이하이면, 온수가 상기 가열유닛에 의하여 가열되면서 상기 순환유로를 순환하여 난방 존을 난방하는 순환 난방 모드로 운전되도록 상기 온수 난방시스템을 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 온수 난방시스템이 상기 순환 난방 모드로 운전되는 과정에서 상기 순환유로를 순환하는 온수가 부족한 경우 온수를 보충하기 위한 온수 보충 모드로 전환되도록 상기 온수 난방시스템을 제어하며, 상기 온수 보충 모드에서는 상기 펌프 및 상기 가열유닛의 동작을 정지시키고, 상기 환수라인을 통하여 온수가 유동되고 상기 환수관과 바이패스관로를 통한 온수의 유동이 차단되도록 상기 환수측 삼방밸브유닛을 제어할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 보조 온수 난방장치에 의할 경우, 온수 공급원으로부터 공급되는 온수로 난방 존을 난방하는 급수 난방 운전 모드로만 운전할 수 있는 기존 온수 난방시스템을 보완하여, 난방 부하가 작은 경우 온수 공급원을 대신해 순환 난방 운전 모드로 난방 존(들)을 난방함으로써, 에너지 절약 운전이 가능하고, 운전 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 상술한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보조 온수 난방장치가 적용된 온수 난방시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 일부 부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 온수 난방시스템의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 보조 온수 난방장치를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 보조 온수 난방장치의 내부를 보기 위해 커버를 분리한 상태로 도시한 분해사시도이다
도 6은 커버가 제거된 보조 온수 난방장치를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 보조 온수 난방장치를 보조 난방장치 제어부 및 디스플레이부 등이 제거된 상태로 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 보조 온수 난방장치에 구비된 주요 부분들을 설명하기 위한 부분 절개 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 보조 온수 난방장치에 구비된 주요 부분들을 설명하기 위한 평면도로서, 삼방밸브유닛들과 히터 일부가 절개되어 도시된 평면도이다.
도 10은 도 1 내지 도 9에 도시된 보조 온수 난방장치의 환수측 삼방밸브유닛을 나타낸 분해사시도이다.
도 11은 도 1 내지 도 9에 도시된 보조 온수 난방장치의 급수측 삼방밸브유닛을 나타낸 분해사시도이다.
도 12 내지 도 15는 온수 난방시스템의 제어방법의 여러 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따라 보조 온수 난방장치가 난방라인에 연결된 온수 난방시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 16에 도시된 난방시스템의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 및 도 19는 보조 온수 난방장치의 다른 실시예들을 나타낸 도면들이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명의 기술적 사상과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하는 것을 의미할 수 있다.

본 발명에 의한 보조 온수 난방장치는 온수 난방시스템에 적용될 수 있으며, 이하에서는 본 발명에 의한 보조 온수 난방장치가 온수 난방시스템에 적용된 것을 예로 하여 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 보조 온수 난방장치가 적용된 온수 난방시스템은 온수 공급원(110)과, 급수라인(112)과, 급수헤더(114)와, 난방라인(116)과, 환수헤더(118)와, 환수라인(120)과, 보조 온수 난방장치(1)와, 시스템 제어부(180)를 포함한다.

이하 자세히 설명되는 바와 같이, 보조 온수 난방장치(1)는 급수관(112B), 환수관(120B), 수조(133), 급수측 삼방밸브유닛(135), 환수측 삼방밸브유닛(150), 펌프(172) 및 가열유닛(170)과, 이들을 수용하는 하우징 등을 포함한다.

이러한 온수 난방시스템은 온수 공급원(110)에서 공급되는 온수를 난방라인(116)으로 유동시켜 난방라인(116)이 설치된 난방 존(20)을 난방하는 급수 난방 운전 난방 모드 또는 난방라인(116)을 통과한 온수를 보조 온수 난방장치(1)로 가열 및 순환시켜 난방라인(116)으로 재공급하는 순환 난방 운전 난방 모드 중 하나로의 선택적 운전이 가능하다.

이하에서는 온수 난방시스템이 복수의 세대(10)를 포함하는 공동주택에 적용된 것으로 예를 들어 설명한다. 각 세대(10)에는 급수라인(112)과, 급수헤더(114)와, 난방라인(116)과, 환수헤더(118)와, 환수라인(120)과, 보조 온수 난방장치(1) 및 시스템 제어부(180)가 구비되어 세대 난방 설비를 구성할 수 있다. 그리고 하나의 온수 공급원(110)이 복수의 세대(10)에 온수를 공급할 수 있도록 설치될 수 있다. 각 세대(10)의 난방 존(20)은 복수로 구비될 수 있다.

급수라인(112)은 온수 공급원(110)과 연결되어 온수 공급원(110)에서 공급되는 온수를 각 세대(10)로 유입시킬 수 있다. 급수라인(112)에는 세대(10) 내로 공급되는 온수의 열량 또는 온도를 측정하기 위한 열량계(122)가 설치될 수 있다. 또한, 급수라인(112)의 급수헤더(114) 상류 측에는 급수라인(112)을 통해 공급되는 온수의 온도를 측정하기 위한 급수 온도센서(124)가 설치된다.

본 실시예에서, 급수라인(112)은 온수 공급원(110)으로부터 보조 온수 난방장치(1)의 급수 유입 포트까지 이어진 상류 측의 외부 급수라인(112A)과, 보조 온수 난방장치(1)의 급수 배출 포트로부터 급수헤더(114)까지 이어진 하류 측의 내부 급수라인(112C)과, 외부 급수라인(112A)과 내부 급수라인(112C) 사이에 위치하며 보조 온수 난방장치(1)에 일부로 포함된 급수관(112B)을 포함한다.

이하 설명되는 바와 같이, 급수관(112B)과 내부 급수라인(112C)의 접속 위치에 급수측 삼방밸브유닛(135)이 설치될 수 있으며, 급수측 삼방밸브유닛(135)에 포함된 급수측 삼방밸브(136)의 일부가 전술한 급수 배출 포트를 구성할 수 있다.

본 실시예에서, 급수 온도센서(124)는 급수관(112B)과 내부 급수라인(112C)이 접속되는 급수 배출 포트에 설치되지만, 급수 온도센서(124)의 설치 위치는 이에 한정되지 않고 난방라인(116)으로 공급되는 온수의 공급 온도를 측정할 수 있는 다양한 위치로 변경될 수 있다. 난방라인(116)으로 공급되는 온수의 온도는 열량계(122) 또는 급수 온도센서(124)를 통해 측정되어 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 제공될 수 있다.

급수헤더(114)는 급수라인(112)을 통해 공급되는 온수를 복수의 난방라인(116)으로 분배한다.

복수의 난방라인(116)은 각 세대(10)에 구비되는 복수의 난방 존(20)으로 온수를 공급할 수 있도록 각 난방 존(20)에 매설되며, 온수가 난방라인(116)을 통해 유동함으로써 난방 존(20)에 대한 난방이 이루어진다. 여기에서, 난방 존(20)은 세대에 구비되는 방이나, 거실, 부엌 등이 될 수 있으며, 그 크기가 다를 수 있다. 그리고 난방 존(20)의 크기에 따라 각 난방 존(20)에 매설되는 난방라인(116)의 길이 및 각 난방 존(20)으로 공급되는 온수의 유량도 다르게 설계될 수 있다.

난방 존(20)에는 난방 존(20)의 실내 온도를 측정하기 위한 실내 온도센서(126)가 설치된다. 실내 온도센서(126)는 난방 존(20)의 실내 온도를 측정하고, 측정 정보를 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 제공한다.

난방 존(20)의 바닥에는 난방 존(20)의 바닥 온도를 측정하기 위한 바닥 온도센서(127)가 추가로 더 설치될 수 있다. 바닥 온도센서(127)는 실내 공기의 온도를 측정하는 실내 온도센서(126)와 달리 바닥 온도를 측정한다. 바닥 온도센서(127)는 난방 존(20)의 바닥에 매립된 형태로 설치되거나 천장 등에서 바닥을 향해 적외선을 조사하는 적외선 촬영 방식으로 난방 존(20)의 바닥 온도를 측정할 수 있도록 구성된다. 바닥 온도센서(127)는 난방 존(20)의 바닥 온도를 측정하고, 측정 정보를 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 제공한다.

난방라인(116)의 상류 측, 보다 구체적으로는 급수헤더(114)와 난방 존(20) 사이의 난방라인(116)에는 급수 조절밸브(128)가 연결된다. 사용자가 급수 조절밸브(128)를 조작하여 난방라인(116)을 통한 온수의 유동을 단속하거나, 난방라인(116)으로 공급되는 온수의 유량을 조절할 수 있다.

환수헤더(118)는 복수의 난방라인(116)을 통과한 온수를 모아 환수라인(120)으로 배출시킨다.

본 실시예에서, 환수라인(120)은 환수헤더(118)로부터 보조 온수 난방장치(1)의 환수 유입 포트까지 이어진 내부 환수라인(120A)과, 보조 온수 난방장치(1)의 환수 배출 포트로부터 온수 공급원(110)까지 이어진 외부 환수라인(120C)과, 내부 환수라인(120A)과 외부 환수라인(120C) 사이에 위치하며 보조 온수 난방장치(1)에 일부로 포함된 환수관(120B)을 포함한다. 이하 설명되는 바와 같이, 환수관(120B)과 외부 환수라인(120C)의 접속 위치에 환수측 삼방밸브유닛(150)이 설치될 수 있으며, 환수측 삼방밸브유닛(150)에 포함된 환수측 삼방밸브(151)의 일부가 전술한 환수 배출포트를 구성할 수 있다.

수조(133)는 환수되는 온수를 가열하여 다시 순환시키기 위해, 환수되는 온수를 저장하는 역할을 한다. 수조(133)는 이하 자세히 설명되는 순환 난방 운전 모드에서 하나 이상의 난방라인(116)을 포함하는 순환유로를 돌면서 난방라인(116)에서 열교환할 수 있는 충분한 유량의 온수를 확보하도록 기여한다.

수조(133)에는 레벨센서(미도시)가 설치될 수 있다. 레벨센서는 수조 내 온수의 수위를 측정하기 위하여 마련된다. 레벨센서는 수조 내 온수의 수위를 측정하고, 측정 정보를 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 제공한다.

난방라인(116)의 하류 측, 보다 구체적으로는 난방 존(20)과 환수헤더(118) 사이의 난방라인(116)에는 환수 조절밸브(130)가 설치된다.

환수라인(120)의 환수헤더(118)의 하류 측에는 환수라인(120)을 통해 환수되는 온수의 온도를 측정하기 위한 환수 온도센서(132)가 설치된다. 본 실시예에서 환수 온도센서(132)는 내부 환수라인(120A)과 환수관(120B)이 접속되는 환수 유입 포트에 설치되지만, 환수 온도센서(132)의 설치 위치는 이에 한정되지 않고 온수 공급원(110)으로 환수되는 온수의 온도를 측정할 수 있는 다양한 위치로 변경될 수 있다. 또한, 환수 온도센서(132)는 난방 존(20)을 통과한 난방라인(116)과 환수 조절밸브(130)의 사이에 설치되어 난방라인(116)을 통과하여 온수 공급원(110)으로 환수되는 온수의 온도를 측정하도록 설치될 수도 있다. 온수 공급원(110)으로 환수되는 온수의 온도는 환수 온도센서(132)를 통해 측정되어 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 제공될 수 있다.

본 명세서에서, "급수라인"은 온수 공급원으로부터 난방라인(116) 직전까지 이어진 온수 경로를 의미하는 것으로서, 그 경로 중에 포함된 모든 요소들이 급수라인의 일부이다. 예컨대, 급수관과, 급수측 삼방밸브의 일부가 급수라인의 일부인데, 이들 요소들 각각은 급수라인의 일부로 포함됨과 동시에 보조 온수 난방장치 및 급수측 삼방밸브유닛의 일부로 포함된다.

본 명세서에서, "환수라인"은 난방라인의 끝단으로부터 온수 공급원까지 이어진 온수 경로를 의미하는 것으로서, 그 경로 중에 포함된 모든 요소들이 환수라인의 일부이다. 예컨대, 환수관과, 환수측 삼방밸브의 일부는 환수라인의 일부인데, 이들 요소들 각각은 환수라인의 일부로 포함됨과 동시에 보조 온수 난방장치 및 환수측 삼방밸브유닛의 일부로 포함된다.

이하 설명되는 바와 같이, 보조 온수 난방장치(1)는 급수라인(112)과 상기 환수라인(120)에 걸쳐져 설치되는 것으로서, 환수라인(120)을 통해 환수되는 온수를 수조(133) 또는 이하 설명되는 바이패스관로(171)에서 가열유닛(170)으로 가열하여 급수라인(112)을 통해 난방라인(116)으로 재공급하도록 구성된다.

환수 조절밸브(130)는 난방라인(116)을 통해 유동하는 온수의 유량을 조절하는 역할을 한다. 환수 조절밸브(130)는 시스템 제어부(180)에 의해 제어되며, 환수 조절밸브(130)에 의한 난방라인(116) 유로의 개도량 조절을 통해 난방라인(116)을 통해 각 난방 존(20)으로 공급되는 온수의 유량 조절이 가능하다.

환수 온도센서(132)는 난방 존(20)을 통과하여 온수 공급원(110)으로 환수되는 온수의 온도를 측정하고, 측정 정보를 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 전송한다. 환수라인(120)은 환수헤더(118)와 연결되어 환수헤더(118)로 모인 온수를 온수 공급원(110)으로 환수시킨다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 보조 온수 난방장치(1)는 베이스(2) 및 베이스(2)에 결합된 커버(4)로 이루어진 하우징 내부에 급수관(112B)과, 환수관(120B)과, 바이패스관로(171)와, 급수측 삼방밸브 유닛(135)과, 환수측 삼방밸브 유닛(150)과, 수조(133)와, 가열유닛(170)과, 펌프(172)를 포함한다. 급수관(112B), 환수관(120B), 바이패스관로(171), 급수측 삼방밸브 유닛(135), 환수측 삼방밸브 유닛(150), 수조(133), 가열유닛(170) 및 펌프(172)는 하나의 모듈로 이루어진 채 베이스(2)에 장착되며, 커버(4)는 이들을 덮도록 베이스(2)에 결합된다.

또한, 보조 온수 난방장치(1)는 급수라인(120)에 설치되어 급수 온도를 측정하는 급수 온도센서(124)와, 환수라인(120) 설치되어 환수되는 온수의 온도를 측정하는 환수 온도센서(132)를 더 포함한다.

또한, 보조 온수 난방장치(1)는 급수 온도센서(124), 환수 온도센서(132), 레벨센서(미도시)를 포함하는 감지수단에서 얻은 정보를 이용하여 급수측 삼방밸브 유닛(135), 환수측 삼방밸브 유닛(150), 가열유닛(170) 및 펌프(172) 등의 동작을 제어하는 보조 난방장치 제어부(101) 및 상기 보조 난방장치 제어부(101)에 연결된 채 커버(4) 외부로 노출되며 사용자가 보조 온수 난방장치(1)의 모드를 직접 입력할 수 있도록 해주는 휠노브(wheel knob) 타입의 모드 조작부(102)와, 보조 온수 난방장치(1)의 제어와 관련된 정보, 예컨대, 급수 온도, 환수 온도, 실내 온도, 바닥 온도, 수조 내 온수의 수위 등과 순환되는 온수의 유량 등 여러 정보를 표시하는 디스플레이부(103)를 더 포함한다.

보조 난방장치 제어부(101)는 시스템 제어부(180)의 일부로 포함될 수 있으며, 시스템 제어부(180)의 다른 일부인 메인 조절기(182) 및 온도 조절기(181)와 유·무선 통신이 가능하도록 마련될 수 있다. 물론 보조 난방장치 제어부(101)가 시스템 제어부(180)와 연동되지 않고 별도로 보조 온수 난방장치(1)를 제어하도록 하는 것도 가능하다.

급수관(112B)은 온수 공급원(110)의 온수를 급수헤더(114) 및 그로부터 분기된 난방라인(116)들에 공급하는 급수라인(112)의 일부로서, 급수측 삼방밸브유닛(135)과 함께 외부 급수라인(112A)과 내부 급수라인(112C) 사이를 연결한다. 환수관(120B)은 난방 존의 난방에 이용된 온수를 난방라인(116) 및 그와 연결된 환수헤더(118)에서 온수 공급원(110)으로 환수하기 위한 환수라인(118)의 일부로서, 환수측 삼방밸브유닛(150)과 함께 내부 환수라인(120A)과 외부 환수라인(120C) 사이를 연결한다.

수조(133)는 환수관(120B)과 연결 설치되어 환수관(120B)을 통해 환수되는 온수를 저장하는 역할을 한다. 바이패스관로(171)는 급수측 삼방밸브유닛(135) 및 환수측 삼방밸브유닛(150)과 협력하여, 순환 난방 운전 모드에서 환수되는 온수를 급수라인(112)으로 바이패스 되도록 해주는 통로의 역할을 한다.

환수측 삼방밸브유닛(150)은 바이패스관로(171)와 환수관(120B)을 선택적으로 접속시키도록 환수라인(120) 중의 환수관(120B)에 설치되어, 순환 난방 운전 모드에서 환수라인(120)의 하류 측을 막아 환수라인(120)을 통해 온수가 온수 공급원(110)으로 환수되는 것을 차단함과 동시에, 바이패스관로(171)를 통한 온수 흐름을 허용하여, 환수되는 온수가 급수라인(112)의 하류 측으로 다시 공급되도록 온수의 유동 방향을 전환시킨다.

급수측 삼방밸브유닛(135)은 바이패스관로(171)와 급수관(112B)을 선택적으로 접속시키도록 급수라인(112) 중의 급수관(112B)에 설치되며, 순환 난방 운전 모드에서 급수라인(112)의 상류 측을 막아 온수 공급원(110)으로부터 급수라인(112)을 통한 온수 공급을 차단함과 동시에, 바이패스관로(171)를 통과한 온수가 급수관(112B)과 내부 급수라인(112C)을 통해 급수헤더(114) 및 그로부터 분리된 난방라인(116)들로 다시 흐르도록 온수의 유동 방향을 전환시킨다.

가열유닛(170)은 바이패스관로(171)를 통해 급수라인(112)의 하류 측으로 재공급되는 온수를 가열하여 온수의 온도를 난방라인(116)에서 난방 용도로 사용 가능한 온도로 높여준다.

순환 난방 운전 모드에서는 환수측 삼방밸브유닛(150)과 급수측 삼방밸브유닛(135)이 작동하여, 환수관(120B), 바이패스관로(171), 급수관(112B), 내부 급수라인(112C), 난방라인(116), 내부 환수라인(120A) 및 다시 환수관(120B)으로 이루어지는 순환유로가 형성된다. 순환 난방 운전모드에서 상기 순환유로, 바람직하게는 바이패스관로(171)와 연결된 펌프(172)가 작동하여 온수가 순환유로를 통해 순환하게 된다. 이때, 온수는 가열유닛(170)에 의해 가열되어 일정 온도 이상으로 항상 유지되므로, 난방 존(20)에 대한 난방을 연속적으로 할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 환수측 삼방밸브유닛(150)은 환수측 삼방밸브(151)와, 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)의 제어에 따라 환수측 삼방밸브(151)를 동작시키는 환수측 밸브 액추에이터(160)를 포함한다. 또한, 환수측 삼방밸브유닛(150)은 환수측 삼방밸브(151)를 수동으로 작동시키기 위한 수동 조작부(161)를 더 포함할 수 있다.

환수측 삼방밸브(151)는 환수측 밸브 하우징(152)과, 환수측 밸브 하우징(152)의 내부에 설치되는 환수측 유로전환부재(153)와, 환수측 유로전환부재(153)와 연결된 환수측 밸브 스템(155)을 포함한다.

환수측 밸브 하우징(152)의 내측에는 온수가 유동할 수 있는 유로가 마련된다. 환수측 밸브 하우징(152) 내측의 유로는 대략 90도 간격으로 세 방향으로 개방된 3 방향 유로로 형성되어, 온수 공급원(110)을 향해 있는 환수 배출 측과, 수조(133)를 향해 있는 환수 유입 측과, 바이패스관로(171) 측으로 연결된다. 환수측 밸브 하우징(152)의 환수 배출 측에는 외부 환수라인과 연결되는 환수 배출 포트가 형성된다.

환수측 유로전환부재(153)는 환수측 밸브 하우징(152) 내측의 유로 중간에 회전 가능하게 설치되어 유로를 통한 온수의 유동 방향을 전환시킨다. 환수측 유로전환부재(153)에는 세 개의 통로(154A)(154B)(154C)가 마련된다.

이들 통로(154A)(154B)(154C)는 대략 90도 간격으로 배치된다. 환수측 유로전환부재(153)는 그 회전에 따라 각 통로(154A)(154B)(154C)의 방향이 바뀌면서 상기 환수측 밸브 하우징(152)의 3 방향 유로 중 1 방향 유로를 차단하고 2 방향 유로를 개방함으로써, 환수측 밸브 하우징(152) 내부에서 온수의 유동 방향을 전환시킬 수 있다. 즉, 환수측 유로전환부재(153)의 회전 방향에 따라, 바이패스관로(171) 측 유로가 막히고 수조(133)를 향해 있는 환수 유입 측과 온수 공급원(110)을 향해 있는 환수 배출 측이 연결되어 환수라인(120)을 통해 온수가 온수 공급원(110)으로 환수되거나, 환수 배출 측이 막히고 환수 유입 측과 바이스패스관로(171) 측이 연결되어 환수되는 온수가 바이패스관로(171)를 거쳐 급수라인(112)의 하류 측으로 바이패스될 수 있다.

환수측 밸브 스템(155)은 환수측 유로전환부재(153)의 회전 중심축과 평행하게 놓여 환수측 유로전환부재(153)와 결합된다. 환수측 밸브 스템(155)의 한쪽 끝단은 환수측 밸브 하우징(152)의 외부로 돌출되어 환수측 밸브 액추에이터(160)와 연결된다.

환수측 삼방밸브(151)의 구체적인 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

환수측 밸브 액추에이터(160)는 환수측 밸브 하우징(152)에 결합되어 환수측 밸브 스템(155)을 통해 환수측 유로전환부재(153)를 회전시킨다. 환수측 밸브 액추에이터(160)는 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 의해 제어된다. 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)가 환수측 밸브 액추에이터(160)를 제어함으로써, 환수측 삼방밸브(151)가 바이패스관로(171) 측으로의 온수 유동을 차단하고 환수헤더(118)를 통과한 온수를 환수라인(120)을 통해 유동시키거나, 환수라인(120)을 통한 온수 유동을 차단하고 환수헤더(118)를 통과한 온수를 바이패스관로(171) 측으로 유동시킬 수 있다.

환수측 밸브 액추에이터(160)는 액추에이터 하우징(166)과, 액추에이터 하우징(166)의 내측에 설치되는 구동부(167)와, 구동부(167)의 구동력을 환수측 밸브 스템(155)에 전달하는 동력전달부(168)를 포함한다. 구동부(167)에서 발생하는 구동력이 동력전달부(168)를 통해 환수측 밸브 스템(155)에 전달됨으로써 환수측 유로전환부재(153)가 회전할 수 있다. 구동부(167)는 모터(167A)와 복수의 기어열(167B)을 포함할 수 있다. 또한, 동력절단부(168)의 상부는 외부로 노출되는 수동 조작부(161)에 분리가능하게 노출되어, 사람이 직접 손으로 조작하여 밸브 스템(155) 및 그와 연결된 유로 전환 부재(153)를 회전시킬 수 있다. 도면부호 162는 유로 전환 부재(153)의 회전 구동 방식을 환수측 밸브 액추에이터에 의한 자동 구동과 수동 조작부(161)에 의한 수동 조작 중 하나를 선택하기 위한 클러치이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 급수측 삼방밸브유닛(135)은 급수측 삼방밸브(136)와, 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)의 제어에 따라 급수측 삼방밸브(136)를 동작시키는 급수측 밸브 액추에이터(145)를 포함한다. 또한, 급수측 삼방밸브유닛(135)은 급수측 삼방밸브(136)를 수동으로 동작시키기 위한 수동 조작부(131)를 더 포함할 수 있다.

급수측 삼방밸브(136)는 급수측 밸브 하우징(137)과, 급수측 밸브 하우징(137)의 내부에 설치되는 급수측 유로전환부재(138)와, 급수측 유로전환부재(138)와 연결되는 급수측 밸브 스템(140)을 포함한다.

급수측 밸브 하우징(137) 내측에는 온수가 유동할 수 있는 유로가 마련된다. 급수측 밸브 하우징(137) 내측의 유로는 대략 90도 간격으로 세 방향으로 개방된 3 방향 유로로 형성되어, 온수 공급원(110)을 향해 있는 급수 유입 측과, 급수 헤더(114)를 향해 있는 급수 배출 측과, 바이패스관로(171) 측으로 연결된다. 본 실시예에서, 급수측 밸브 하우징(137)의 급수 배출 측에는 내부 급수라인(112C)과 연결되는 급수 배출 포트가 형성된다.

급수측 유로전환부재(138)는 급수측 밸브 하우징(137) 내측의 유로 중간에 회전 가능하게 설치되어 유로를 통한 온수의 유동 방향을 전환시킨다. 급수측 유로전환부재(138)에는 세 개의 통로(139A)(139B)(139C)가 마련된다.

이들 통로(139A)(139B)(139C)는 대략 90도 간격으로 배치된다. 급수측 유로전환부재(138)는 그 회전에 따라 각 통로(139A)(139B)(139C)의 방향이 바뀌면서 급수측 밸브 하우징(137) 내부에서 온수의 유동 방향을 전환시킬 수 있다. 즉, 급수측 유로전환부재(138)의 회전 방향에 따라, 바이패스관로(171) 측 유로가 막히고 급수헤더(114)를 향해 있는 급수 배출 측과 온수 공급원(110)을 향해 있는 급수 유입 측이 연결되어 급수라인(112)을 통해 온수가 급수헤더(114)로 급수되거나, 급수 유입 측이 막히고 급수 배출 측과 바이패스관로(171) 측이 연결되어 바이패스관로(171)를 거쳐 유입된 온수가 급수라인(112) 측으로 바이패스 될 수 있다.

급수측 밸브 스템(140)은 급수측 유로전환부재(138)의 회전 중심축과 평행하게 놓여 급수측 유로전환부재(138)와 결합된다. 급수측 밸브 스템(140)의 한쪽 끝단은 급수측 밸브 하우징(137)의 외부로 돌출되어 급수측 밸브 액추에이터(145)와 연결된다.

급수측 삼방밸브(136)의 구체적인 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

급수측 밸브 액추에이터(145)는 급수측 밸브 하우징(137)에 결합되어 급수측 밸브 스템(140)을 통해 급수측 유로전환부재(138)를 회전시킨다. 급수측 밸브 액추에이터(145)는 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 의해 제어된다. 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)가 급수측 밸브 액추에이터(145)를 제어함으로써, 급수측 삼방밸브(136)가 바이패스관로(171)를 통한 온수 유동을 차단하고 급수라인(112)을 통해 유동시키거나, 급수라인(112)을 통한 온수 유동을 차단하고, 바이패스관로(171)을 통과한 온수를 급수헤더(114) 측으로 유동시킬 수 있다.

급수측 밸브 액추에이터(145)는 액추에이터 하우징(146)과, 액추에이터 하우징(146)의 내측에 설치되는 구동부(147)와, 구동부(147)의 구동력을 급수측 밸브 스템(140)에 전달하는 동력전달부(148)를 포함한다. 구동부(147)에서 발생하는 구동력이 동력전달부(148)를 통해 급수측 밸브 스템(140)에 전달됨으로써 급수측 유로전환부재(138)가 회전할 수 있다. 구동부(147)는 모터(147A)와 복수의 기어열(147B)을 포함할 수 있다. 또한, 동력전달부(148)의 상부는 외부로 노출되는 수동 조작부(131)에 분리가능하게 노출되어, 사람이 직접 손으로 조작하여 밸브 스템(140) 및 그와 연결된 유로 전환 부재(138)를 회전시킬 수 있다. 도면부호 141은 유로 전환 부재(128)의 회전 구동 방식을 급수측 밸브 액추에이터에 의한 자동 구동과 수동 조작부(131)에 의한 수동 조작 중 하나를 선택하기 위한 클러치이다.

본 실시예에서, 가열유닛(170)은 급수측 삼방밸브유닛(135)과 환수측 삼방밸브유닛(150)의 사이를 연결하는 바이스패스 관로(171)에 설치되어 바이스패스 관로(171)를 흐르는 온수를 가열하는 열선 코일 히터로 이루어질 수 있다.

펌프(172)는 환수헤더(118)를 통과한 후 내부 환수라인(120A)을 거쳐 수조(133)에 저장된 온수를 바이패스관로(171) 측으로 강제 유동시키는 역할을 한다. 펌프(172)는 그 입구가 환수측 삼방밸브(151)와 연결되고 출구가 바이패스관로(171)와 연결됨으로써, 환수측 삼방밸브(151)로 유입되는 온수를 바이패스관로(171) 측으로 펌핑할 수 있다. 펌프(172)는 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 의해 제어되어 온수 난방시스템이 급수 난방 운전 모드로 운전될 때에는 작동하지 않고, 순환 난방 운전 모드로 운전될 때만 작동할 수 있다.

펌프(172)의 설치 위치나 바이패스관로(171)와의 연결 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

가열유닛(170)은 바이패스관로(171)을 통과하는 온수를 가열한다. 도 7에 도시된 것과 같이, 가열유닛(170)은 바이패스관로(171)의 외측 둘레에 감기는 열선 코일 히터로 이루어질 수 있다. 가열유닛(170)은 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 의해 제어되어 온수 난방시스템이 급수 난방 운전 모드로 운전될 때에는 작동하지 않고, 순환 난방 운전 모드로 운전될 때만 작동할 수 있다.

가열유닛(170)은 도시된 것과 같은 열선 코일 히터 이외에, PTC 히터, 열전소자, 세라믹 히터, 금속박막 히터, 히트 펌프 등 바이패스관로(171)를 통과하는 온수에 열을 가할 수 있는 다양한 다른 구조를 취할 수 있다. 또한, 가열유닛(170)은 바이패스관로(171)에 설치되지 않고 수조(133)에 설치되어 수조(133)에 저장된 온수에 열을 가할 수 있도록 설치 위치가 변경될 수 있다.

시스템 제어부(180)는 열량계(122)와, 급수 온도센서(124)와, 실내 온도센서(126)와 바닥 온도센서(127)와, 환수 온도센서(132), 레벨센서(미도시) 등으로부터 검출 신호를 수신하고, 급수측 삼방밸브유닛(135)과, 환수측 삼방밸브유닛(150)과, 펌프(172)와, 가열유닛(170) 등을 제어한다. 시스템 제어부(180)는 각 난방 존(20)에 설치되는 온도 조절기(181)와, 메인 조절기(182)를 포함할 수 있다. 또한, 시스템 제어부(180)는 보조 온수 난방장치(1)에 구비된 보조 난방장치 제어부(101)를 더 포함할 수 있다. 메인 조절기(182), 온도 조절기(181) 및 보조 난방장치 제어부(101)는 유·무선 통신으로 연결될 수 있다.

시스템 제어부(180)는 난방 존(20)에 설정되는 목표 온도와, 난방 존(20)의 실내 온도, 난방 존(20)의 바닥 온도, 급수온도, 환수온도 등을 고려하여 온수 난방시스템의 운전 모드를 급수 난방 운전 모드 또는 순환 난방 운전 모드로 전환시킬 수 있다. 더 나아가, 시스템 제어부(180)는 순환 난방 운전시 온수 부족이 발생한 경우 온수 보충 모드로 전환하여, 온수 순환유로 내 온수를 자동으로 채울 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템의 제어방법에 대하여 설명한다.

도 12 내지 도 15는 본 발명에 따른 보조 온수 난방장치가 적용된 온수 난방시스템의 제어방법을 나타낸 순서도들이다.

먼저, 도 12에 나타낸 온수 난방시스템의 제어방법은 난방 존(20)에 대한 난방이 시작된 후, 해당 난방 존(20)의 현재 난방부하(Lp)를 산출하는 단계(S11)와, 현재 난방부하(Lp)를 사전 설정된 기준 난방부하(Lc)와 비교하는 단계(S12)와, 현재 난방부하(Lp)와 기준 난방부하(Lc) 간의 비교 결과에 따라 온수 난방시스템을 급수 난방 운전 모드로 운전시키거나, 순환 난방 운전 모드로 운전시키는 단계(S13)(S14)를 포함한다.

현재 난방부하(Lp)를 산출하는 단계(S11)에서는, 시스템 제어부(180)가 해당 난방 존(20)을 사용자에 의해 설정된 난방 조건으로 난방하는데 필요한 현재 난방부하(Lp)를 산출한다. 이때, 현재 난방부하(Lp)는 사용자에 의해 선택된 난방 존(20)의 목표 실내 온도와 난방 존(20)의 현재 실내 온도간의 차로 산출된 목표 실내 온도차(△Tam), 사용자에 의해 선택된 난방 존(20)의 목표 바닥 온도와 난방 존(20)의 현재 바닥 온도간의 차로 산출된 목표 바닥 온도차(△Tfm), 난방라인(116)으로 공급되는 온수의 급수온도(Tws)와 난방라인(116)을 통과한 온수의 환수온도(Tws)의 차로 산출된 측정 온수 온도차(△Twm)일 수 있다.

현재 난방부하(Lp)를 사전 설정된 기준 난방부하(Lc)와 비교하는 단계(S12)에서, 시스템 제어부(180)는 산출된 현재 난방부하(Lp)와 기준 난방부하(Lc)를 비교한다. 여기에서, 기준 난방부하(Lc)는 보조 온수 난방장치(1)가 해결 가능한 최대 난방부하 이하의 적절한 값으로 정해질 수 있다.

예컨대, 현재 난방부하(Lp)로 목표 실내 온도차(△Tam)가 이용되는 경우에는 기준 난방부하(Lc)인 기준 실내 온도차(△Tac)와 비교되고, 현재 난방부하(Lp)로 목표 바닥 온도차(△Tfm)가 이용되는 경우에는 기준 난방부하(Lc)인 기준 바닥 온도차(△Tfc)와 비교되고, 현재 난방부하(Lp)로 측정 온수 온도차(△Twm)가 이용되는 경우에는 기준 난방부하(Lc)인 기준 온수 온도차(△Twc)와 비교된다.

현재 난방부하(Lp)가 기준 난방부하(Lc)보다 큰 경우는 보조 온수 난방장치(1)로 해당 난방 존(20)을 현재의 난방 조건에 맞춰 난방하기에 충분한 온수를 공급하기 어려운 상태로 볼 수 있다. 따라서 현재 난방부하(Lp)가 기준 난방부하(Lc)보다 큰 경우에는 시스템 제어부(180)가 온수 난방시스템을 급수 난방 운전 모드로 운전시킨다(S13). 이때, 시스템 제어부(180)는 바이패스관로(171)을 통한 온수의 유동이 차단되도록 급수측 삼방밸브유닛(135) 및 환수측 삼방밸브유닛(150)을 제어하고, 온수 공급원(110)에서 공급되는 온수를 급수라인(112)과, 급수헤더(114)와, 난방라인(116)과, 환수헤더(118)와, 환수라인(120)을 따라 차례로 유동시켜 난방 존(20)을 난방시킨다.

급수 난방 운전 모드에서 보조 온수 난방장치(1)는 작동하지 않는다. 보조 온수 난방장치(1)가 작동하지 않을 때, 급수측 삼방밸브(136)와 환수측 삼방밸브(151)에 의해 바이패스관로(171)가 차단되며, 가열유닛(170) 및 펌프(172)의 작동은 정지된다.

온수 난방시스템이 급수 난방 운전 모드로 운전되는 경우, 온수 공급원(110)을 작동시켜야 하므로 에너지 소모량은 상대적으로 많을 수 있으나, 난방 성능이 좋아 난방부하가 큰 경우에 유리하다.

한편, 현재 난방부하(Lp)가 기준 난방부하(Lc) 이하인 경우는 보조 온수 난방장치(1)만으로 해당 난방 존(20)을 현재의 난방 조건에 맞춰 난방할 수 있는 상태로 볼 수 있다.

따라서 현재 난방부하(Lp)가 기준 난방부하(Lc) 이하인 경우, 시스템 제어부(180)는 온수 난방시스템을 순환 난방 운전 모드로 운전시킨다(S14). 이때, 시스템 제어부(180)는 보조 온수 난방장치(1)에 포함된 급수측 삼방밸브유닛(135), 환수측 삼방밸브유닛(150), 펌프(172) 및 가열유닛(170)을 제어하여 순환 난방 운전 모드로 전환하여 운전할 수 있다.

순환 난방 운전 모드에서는, 급수라인(112)을 통한 온수 공급원(110)으로부터의 온수 급수를 차단하고 환수라인(120)을 통한 온수 공급원(110)으로의 온수 환수를 차단하도록 급수측 삼방밸브유닛(135) 및 환수측 삼방밸브유닛(150)을 제어하고, 펌프(172)를 가동하여 환수관(120B)과 연결되어 설치된 수조(133)에 저장된 온수를 바이스패스 관로(171)를 통해 급수관(112B)으로 보내는 것을 시작으로 하여, 온수를 급수관(120B), 내부 급수라인(112C), 급수헤더(114), 난방라인(116), 환수헤더(118), 내부 환수라인(120A) 및 환수관(120B)을 통과하는 순환유로를 따라 순환시킨다. 환수헤더(118)를 통과하는 온수가 펌프(172)에 의해 바이패스관로(171)로 펌핑되고, 바이패스관로(171)를 통과하는 온수가 가열유닛(170)에 의해 가열되어 급수측 삼방밸브(136) 및 급수헤더(114)를 통해 난방라인(116)으로 재공급된다.

온수 난방시스템이 순환 난방 운전 모드로 운전되는 경우, 온수 공급원(110)을 작동시켜 이용하는 경우에 비해 상대적으로 에너지 소모량이 작은 보조 온수 난방장치(1)를 이용하게 되므로, 에너지를 절약하면서 운전을 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 보조 온수 난방장치가 적용된 온수 난방시스템의 제어방법은 온수 난방시스템이 순환 난방 운전 모드로 운전되는 동안, 순환유로 내의 온수 부족 여부를 판단하는 단계(S15)를 더 포함한다.

온수 부족 여부를 판단하는 단계(S15)에서는 레벨센서에서 측정된 수조(133) 내 온수의 수위가 미리 설정된 최소 수위에 도달하면 온수가 부족한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 온수 부족 여부를 판단하는 단계(S15)에서는 순환하는 온수의 급수 온도와 환수 온도 차이, 즉, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 온도차 범위 내에 있는지 여부로 판단할 수도 있다. 환수 온도는 환수 온도센서(132)가 측정한 온도일 수 있으며, 급수 온도는 급수 온도센서(124)가 측정한 온도일 수 있다. 가열유닛(170)이 온수를 가열하는 열량이 일정하므로, 순환하는 온수의 유량이 증발 또는 소실에 의해 감소되면, 순환하는 온수의 급수 온도와 환수 온도 차이가 기준 온도차 범위를 벗어나게 된다.

상기와 같이 순환유로 내 온수가 부족하다고 판단되면, 온수 난방시스템은 온수 보충 모드로 운전하는 단계(S16)를 거친다. 순환 난방 운전 모드에서 온수 보충 모드로 전환을 위해, 시스템 제어부(180)는 펌프(172)의 구동을 정지하고, 환수라인(120)을 개방하고 바이패스관로(171)를 차단한다. 보다 구체적으로 시스템 제어부(180)는 펌프(172)의 구동을 정지한 상태에서 환수측 삼방밸브(151)의 환수 배출 측 유로를 개방하고, 환수측 삼방밸브(151)의 바이패스 측 유로를 차단한다. 이와 같은 온수 보충 모드에서는 환수라인(120), 보다 구체적으로는 외부 환수라인(120C) 내의 온수가 역류하여 순환유로의 온수를 보충하게 된다.

상기와 같이 온수 난방시스템이 온수 보충 모드로 운전되어 온수 보충이 완료(S17)되면, 순환 난방 운전 모드를 재개(S18)한다. 온수 보충이 완료되었는지 여부는 온수 보충 모드 시작 후 설정 시간이 지났는지 여부를 판단하거나, 레벨센서에서 측정된 수조(133) 내 온수의 수위가 미리 설정된 기준 수위에 도달하였는지 여부를 판단하거나, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정된 온도차 범위 내에 있는지 여부로 판단할 수 있다. 단계 S15, S16, S17 및 S18은 순환유로 내 온수 증발 또는 소실로 인한 보조 온수 난방장치(1)의 작동 불능 상태를 막기 위한 추가적인 단계들로서, 순환유로 내 온수 증발이나 온수 소실이 발생하지 않거나 무시되어도 되는 경우에는 생략해도 된다.

또한, 시스템 제어부(180)는 소정의 종료 조건이 만족되는지 판단한다. 이때, 해당 난방 존(20)의 난방을 중단할 조건이 되면 시스템 제어부(180)는 난방을 종료시킨다. 여기에서, 소정의 종료 조건은 온도 조절기(181)나 메인 조절기(182)를 통해 난방 종료 신호가 입력된 경우, 목표로 하는 온도에 도달하는 경우, 비상 상황 등 다양한 조건이 될 수 있다.

한편, 도 13에 나타낸 온수 난방시스템의 제어방법은 현재 난방부하로 목표 실내 온도차(△Tam)를 이용한 예를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 13에 나타낸 온수 난방시스템의 제어방법은 난방 존(20)에 대한 난방이 시작된 후, 해당 난방 존(20)에 설정된 목표 실내 온도(Tat)와 현재 실내 온도(Tap)를 이용하여 현재 난방부하로서의 목표 실내 온도차(△Tam)를 산출하는 단계(S21)와, 산출된 목표 실내 온도차(△Tam)를 사전 설정된 기준 실내 온도차(△Tac)와 비교하는 단계(S22)와, 목표 실내 온도차(△Tam)와 기준 실내 온도차(△Tac) 간의 비교 결과에 따라 온수 난방시스템을 급수 난방 운전 모드로 운전시키거나 순환 난방 운전 모드로 운전시키는 단계(S23)(S24)를 포함한다.

목표 실내 온도차(△Tam)를 산출하는 단계(S21)에서는 목표 실내 온도차(△Tam)를 산출하기 위해, 시스템 제어부(180)가 실내 온도센서(126)로부터 현재 실내 온도(Tap)를 제공받는다. 시스템 제어부(180)는 목표 실내 온도차(△Tam)를 산출하는데, 목표 실내 온도차(△Tam)는 해당 난방 존(20)에 대해 설정된 목표 실내 온도(Tat)에서 현재 실내 온도(Tap)를 뺀 값이다.

목표 실내 온도(Tat)는 예컨대, 메인 조절기(182) 및 온도 조절기(181)를 통해 사용자가 직접 설정할 수 있다. 더 나아가, 사용자가 모드 조작부(102)를 이용하여 직접 설정할 수도 있다.

다음으로, 목표 실내 온도차(△Tam)와 기준 실내 온도차(△Tac)를 비교하는 단계(S22)에서, 시스템 제어부(180)는 산출된 목표 실내 온도차(△Tam)와 기준 실내 온도차(△Tac)를 비교한다. 여기에서, 기준 실내 온도차(△Tac)는 보조 온수 난방장치(1)에 구비된 가열유닛(170)의 출력 등에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 기준 실내 온도차(△Tac)는 보조 온수 난방장치(1)를 이용하여 난방 존(20)의 온도를 최대로 상승시킬 수 있는 온도 이하의 적절한 값이 될 수 있다.

목표 실내 온도차(△Tam)가 기준 실내 온도차(△Tac)보다 큰 경우는 보조 온수 난방장치(1)로 해당 난방 존(20)을 현재의 목표 실내 온도(Tat)까지 상승시키기에 충분한 온수를 공급하기 어려운 상태로 볼 수 있다. 따라서 목표 실내 온도차(△Tam)가 기준 실내 온도차(△Tac)보다 큰 경우, 시스템 제어부(180)는 온수 난방시스템을 급수 난방 운전 모드로 운전시킨다(S23). 앞서 설명한 것과 같이, 급수 난방 운전 모드에서는 온수 공급원(110)에서 공급되는 온수로 난방 존(20)을 난방하게 되므로 에너지 소모량은 상대적으로 많을 수 있으나, 난방 성능이 좋아 난방부하가 큰 경우에 유리하다.

한편, 목표 실내 온도차(△Tam)가 기준 실내 온도차(△Tac) 이하인 경우는 보조 온수 난방장치(1)로 해당 난방 존(20)을 목표 실내 온도까지 상승시킬 수 있는 상태로 볼 수 있다. 따라서, 목표 실내 온도차(△Tam)가 기준 실내 온도차(△Tac) 이하인 경우, 시스템 제어부(180)가 온수 난방시스템을 순환 난방 운전 모드로 전환시킴으로써(S24) 에너지를 절약하면서 운전을 할 수 있다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 온수 난방시스템이 순환 난방 운전 모드로 운전되는 동안, 순환유로 내의 온수 부족 여부를 판단하는 단계(S25)를 더 포함할 수 있다.

온수 부족 여부를 판단하는 단계(S25)에서는 레벨센서에서 측정된 수조(133) 내 온수의 수위가 미리 설정된 최소 수위에 도달하면 온수가 부족한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 온수 부족 여부를 판단하는 단계(S25)에서는 순환하는 온수의 현재 급수 온도와 현재 환수 온도 차이, 즉, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 범위 내에 있는지 여부로 판단할 수도 있다. 보다 구체적으로 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 허용 온도차(△Taa) 보다 큰지 여부를 판단한다. 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 허용 온도차(△Taa) 이하인 경우에는 온수가 부족하지 않는 것으로 판단하고, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 허용 온도차(△Taa)보다 큰 경우에는 온수가 부족한 것으로 판단한다.

환수 온도는 환수 온도센서(132)가 측정한 온도일 수 있으며, 급수 온도는 급수 온도센서(124)가 측정한 온도일 수 있다. 가열유닛(170)이 온수를 가열하는 열량이 일정하므로, 순환하는 온수의 유량이 증발 또는 소실에 의해 감소되면, 측정 온수 온도차(△Twm)는 기설정 허용 온도차(△Taa)보다 커지게 된다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 순환유로 내 온수가 부족한 경우, 온수 난방시스템을 온수 보충 모드로 운전하는 단계(S26)를 더 포함한다. 순환 난방 운전 모드에서 온수 보충 모드로 전환을 위해, 시스템 제어부(180)는 펌프(172)의 구동을 정지하고, 환수라인(120)을 개방하고 바이패스관로(171)를 차단한다. 보다 구체적으로 시스템 제어부(180)는 펌프(172)의 구동을 정지한 상태에서, 환수측 삼방밸브(151)의 환수 배출 측 유로를 개방하고, 환수측 삼방밸브(131)의 바이패스 측 유로를 차단한다. 이와 같은 온수 보충 모드에서는 환수라인(120), 보다 구체적으로는 외부 환수라인(120C) 내의 온수가 역류하여 순환유로의 온수를 보충하게 된다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 온수 난방시스템이 온수 보충 모드로 운전되는 동안 온수 보충 완료 여부를 판단하는 단계(S27)와, 온수 보충이 완료된 경우 순환 난방 운전 모드를 재개하는 단계(S28)를 더 포함할 수 있다. 온수 보충 완료 여부는 온수 보충 모드 시작 후 설정 시간이 지났는지 여부를 판단하거나, 레벨센서에서 측정된 수조(133) 내 온수의 수위가 미리 설정된 기준 수위에 도달하였는지 여부를 판단하거나, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정된 온도차(△Taa) 범위 내에 있는지 여부로 판단할 수 있다. 단계 S25, S26, S27 및 S28은 순환유로 내 온수 증발 또는 소실로 인한 보조 온수 난방장치(1)의 작동 불능 상태를 막기 위한 추가적인 단계들로서, 순환유로 내 온수 증발이나 온수 소실이 발생하지 않는 조건에서는 생략해도 된다.

또한, 시스템 제어부(180)는 소정의 종료 조건이 만족되는지 판단한다. 이때, 해당 난방 존(20)의 난방을 중단할 조건이 되면 시스템 제어부(180)는 난방을 종료시킨다. 여기에서, 소정의 종료 조건은 온도 조절기(181)나 메인 조절기(182)를 통해 난방 종료 신호가 입력된 경우, 목표로 하는 실내 온도에 도달하는 경우, 비상 상황 등 다양한 조건이 될 수 있다.

한편, 도 14에 나타낸 온수 난방시스템의 제어방법은 현재 난방부하로 목표 바닥 온도차(△Tfm)를 이용한 예를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 14에 나타낸 온수 난방시스템의 제어방법은 난방 존(20)에 대한 난방이 시작된 후, 해당 난방 존(20)에 설정된 목표 바닥 온도(Tft)와 현재 바닥 온도(Tfp)를 이용하여 현재 난방부하로서의 목표 바닥 온도차(△Tfm)를 산출하는 단계(S31)와, 산출된 목표 바닥 온도차(△Tfm)를 사전 설정된 기준 바닥 온도차(△Tfc)와 비교하는 단계(S32)와, 목표 바닥 온도차(△Tfm)와 기준 바닥 온도차(△Tfc) 간의 비교 결과에 따라 온수 난방시스템을 급수 난방 운전 모드로 운전시키거나 순환 난방 운전 모드로 운전시키는 단계(S33)(S34)를 포함한다.

목표 바닥 온도차(△Tfm)를 산출하는 단계(S31)에서는 목표 바닥 온도차(△Tfm)를 산출하기 위해, 시스템 제어부(180)가 바닥 온도센서(127)로부터 현재 바닥 온도(Tfp)를 제공받는다. 시스템 제어부(180)는 목표 바닥 온도차(△Tfm)를 산출하는데, 목표 바닥 온도차(△Tfm)는 해당 난방 존(20)에 대해 설정된 목표 바닥 온도(Tft)에서 현재 바닥 온도(Tfp)를 뺀 값이다.

목표 바닥 온도(Tft)는 예컨대, 메인 조절기(182) 및 온도 조절기(181)를 통해 사용자가 직접 설정할 수 있다. 더 나아가, 사용자가 모드 조작부(102)를 이용하여 직접 설정할 수도 있다.

다음으로, 목표 바닥 온도차(△Tfm)와 기준 바닥 온도차(△Tfc)를 비교하는 단계(S32)에서, 시스템 제어부(180)는 산출된 목표 바닥 온도차(△Tfm)와 기준 바닥 온도차(△Tfc)를 비교한다. 여기에서, 기준 바닥 온도차(△Tfc)는 보조 온수 난방장치(1)에 구비된 가열유닛(170)의 출력 등에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 기준 바닥 온도차(△Tfc)는 보조 온수 난방장치(1)를 이용하여 난방 존(20)의 온도를 최대로 상승시킬 수 있는 온도 이하의 적절한 값이 될 수 있다.

목표 바닥 온도차(△Tfm)가 기준 바닥 온도차(△Tfc)보다 큰 경우는 보조 온수 난방장치(1)로 해당 난방 존(20)을 현재의 목표 바닥 온도(Tft)까지 상승시키기에 충분한 온수를 공급하기 어려운 상태로 볼 수 있다. 따라서 목표 바닥 온도차(△Tfm)가 기준 바닥 온도차(△Tfc)보다 큰 경우에는 시스템 제어부(180)가 온수 난방시스템을 급수 난방 운전 모드로 운전시킨다(S33). 앞서 설명한 것과 같이, 급수 난방 운전 모드에서는 온수 공급원(110)에서 공급되는 온수로 난방 존(20)을 난방하게 되므로 에너지 소모량은 상대적으로 많을 수 있으나, 난방 성능이 좋아 난방부하가 큰 경우에 유리하다.

한편, 목표 바닥 온도차(△Tfm)가 기준 바닥 온도차(△Tfc) 이하인 경우는 보조 온수 난방장치(1)로 해당 난방 존(20)을 목표 바닥 온도(Tft)까지 상승시킬 수 있는 상태로 볼 수 있다. 따라서 목표 바닥 온도차(△Tfm)가 기준 바닥 온도차(△Tfc) 이하인 경우에는 시스템 제어부(180)가 온수 난방시스템을 순환 난방 운전 모드로 전환시킴으로써(S34) 에너지를 절약하면서 운전을 할 수 있다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 온수 난방시스템이 순환 난방 운전 모드로 운전되는 동안, 순환유로 내의 온수 부족 여부를 판단하는 단계(S35)를 더 포함할 수 있다.

온수 부족 여부를 판단하는 단계(S35)에서는 레벨센서에서 측정된 수조(133) 내 온수의 수위가 미리 설정된 최소 수위에 도달하면 온수가 부족한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 온수 부족 여부를 판단하는 단계(S35)에서는 순환하는 온수의 현재 급수 온도와 현재 환수 온도 차이, 즉, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 범위 내에 있는지 여부로 판단할 수도 있다. 보다 구체적으로는 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 허용 온도차(△Taa) 이하인지를 판단한다. 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 허용 온도차(△Taa) 이하인 경우에는 온수가 부족하지 않는 것으로 판단하고, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 허용 온도차(△Taa)보다 큰 경우에는 온수가 부족한 것으로 판단한다.

환수 온도는 환수 온도센서(132)가 측정한 온도일 수 있으며, 급수 온도는 급수 온도센서(124)가 측정한 온도일 수 있다. 가열유닛(170)이 온수를 가열하는 열량이 일정하므로, 순환하는 온수의 유량이 증발 또는 소실에 의해 감소되면, 측정 온수 온도차(△Twm)는 기설정 허용 온도차(△Taa)보다 커지게 된다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 순환유로 내 온수가 부족한 경우, 온수 난방시스템을 온수 보충 모드로 운전하는 단계(S36)를 더 포함한다. 순환 난방 운전 모드에서 온수 보충 모드로 전환을 위해, 시스템 제어부(180)는 펌프(172)의 구동을 정지하고, 환수라인(120)을 개방하고 바이패스관로(171)를 차단한다. 보다 구체적으로 시스템 제어부(180)는 펌프(172)의 구동을 정지한 상태에서, 환수측 삼방밸브(151)의 환수 배출 측 유로를 개방하고, 환수측 삼방밸브(131)의 바이패스 측 유로를 차단한다. 이와 같은 온수 보충 모드에서는 환수라인(120), 보다 구체적으로는 외부 환수라인(120C) 내의 온수가 역류하여 순환유로의 온수를 보충하게 된다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 온수 난방시스템이 온수 보충 모드로 운전되는 동안 온수 보충 완료 여부를 판단하는 단계(S37)와, 온수 보충이 완료된 경우 순환 난방 운전 모드를 재개하는 단계(S38)를 더 포함할 수 있다. 온수 보충 완료 여부는 온수 보충 모드 시작 후 설정 시간이 지났는지 여부를 판단하거나, 레벨센서에서 측정된 수조(133) 내 온수의 수위가 미리 설정된 기준 수위에 도달하였는지 여부를 판단하거나, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정된 온도차(△Taa) 범위 내에 있는지 여부로 판단할 수 있다. 단계 S35, S36, S37 및 S38은 순환유로 내 온수 증발 또는 소실로 인한 보조 온수 난방장치(1)의 작동 불능 상태를 막기 위한 추가적인 단계들로서, 순환유로 내 온수 증발이나 온수 소실이 발생하지 않는 조건에서는 생략해도 된다.

또한, 시스템 제어부(180)는 소정의 종료 조건이 만족되는지 판단한다. 이때, 해당 난방 존(20)의 난방을 중단할 조건이 되면 시스템 제어부(180)는 난방을 종료시킨다. 여기에서, 소정의 종료 조건은 온도 조절기(181)나 메인 조절기(182)를 통해 난방 종료 신호가 입력된 경우, 목표로 하는 바닥 온도에 도달하는 경우, 비상 상황 등 다양한 조건이 될 수 있다.

한편, 도 15에 나타낸 온수 난방시스템의 제어방법은 현재 난방부하로 측정 온수 온도차(△Twm)를 이용한 예를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 15에 나타낸 온수 난방시스템의 제어방법은 난방 존(20)에 대한 난방이 시작된 후, 난방라인(116)으로 공급되는 온수의 급수온도(Tws)와 난방라인(116)에서 환수되는 온수의 환수온도(Twr)를 이용하여 측정 온수 온도차(△Twm)를 산출하는 단계(S41)와, 산출된 측정 온수 온도차(△Twm)를 사전 설정된 기준 온수 온도차(△Twc)와 비교하는 단계(S42)와, 측정 온수 온도차(△Twm)와 기준 온수 온도차(△Twc) 간의 비교 결과에 따라 온수 난방시스템을 급수 난방 운전 모드로 운전시키거나, 순환 난방 운전 모드로 운전시키는 단계(S43)(S44)를 포함한다.

측정 온수 온도차(△Twm)를 산출하기 위해, 시스템 제어부(180)는 열량계(122) 또는 급수 온도센서(124)로부터 난방라인(116)으로 공급되는 온수의 급수온도(Tws)를 제공받고, 환수 온도센서(132)로부터 난방라인(116)에서 환수되는 온수의 환수온도(Twr)를 제공받는다. 다음으로, 시스템 제어부(180)는 급수온도(Tws)에서 환수온도(Twr)를 빼서 측정 온수 온도차(△Twm)를 산출한다.

다음으로, 측정 온수 온도차(△Twm)와 기준 온수 온도차(△Twc)를 비교하는 단계(S42)에서, 시스템 제어부(180)는 산출된 측정 온수 온도차(△Twm)와 기준 온수 온도차(△Twc)를 비교한다. 여기에서, 기준 온수 온도차(△Twc)는 보조 온수 난방장치(1)의 출력 등에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있다. 즉, 기준 온수 온도차(△Twc)는 보조 온수 난방장치(1)로 상승시킬 수 있는 온수 온도를 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.

측정 온수 온도차(△Twm)가 기준 온수 온도차(△Twc)보다 큰 경우는 보조 온수 난방장치(1)만으로 해당 난방 존(20)을 현재의 난방 조건에 맞춰 난방하기에 충분한 온도의 온수를 공급하기 어려운 상태로 볼 수 있다. 따라서 측정 온수 온도차(△Twm)가 기준 온수 온도차(△Twc)보다 큰 경우에는 시스템 제어부(180)가 온수 난방시스템을 급수 난방 운전 모드로 운전시킨다(S43).

한편, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기준 온수 온도차(△Twc) 이하인 경우는 보조 온수 난방장치(1) 만으로 해당 난방 존(20)을 현재의 난방 조건에 맞춰 난방하기에 충분한 온도의 온수를 공급할 수 있는 상태로 볼 수 있다. 따라서, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기준 온수 온도차(△Twc) 이하인 경우에는 시스템 제어부(180)가 온수 난방시스템을 순환 난방 운전 모드로 전환시킴으로써(S44) 에너지를 절약하면서 운전을 할 수 있다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 온수 난방시스템이 순환 난방 운전 모드로 운전되는 동안, 순환유로 내의 온수 부족 여부를 판단하는 단계(S45)를 더 포함한다.

온수 부족 여부를 판단하는 단계(S45)에서는 레벨센서에서 측정된 수조(133) 내 온수의 수위가 미리 설정된 최소 수위에 도달하면 온수가 부족한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 온수 부족 여부를 판단하는 단계(S45)에서는 순환하는 온수의 현재 급수 온도와 현재 환수 온도 차이, 즉, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 범위 내에 있는지 여부로 판단할 수도 있다. 보다 구체적으로 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 허용 온도차(△Taa) 이하인지를 판단한다. 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 허용 온도차(△Taa) 이하인 경우에는 온수가 부족하지 않는 것으로 판단하고, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 허용 온도차(△Taa)보다 큰 경우에는 온수가 부족한 것으로 판단한다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 순환유로 내 온수가 부족한 경우, 온수 난방시스템을 온수 보충 모드로 운전하는 단계(S46)를 더 포함한다. 순환 난방 운전 모드에서 온수 보충 모드로 전환을 위해, 시스템 제어부(180)는 펌프(172)의 구동을 정지하고, 환수라인(120)을 개방하고 바이패스관로(171)를 차단한다. 보다 구체적으로 시스템 제어부(180)는 펌프(172)의 구동을 정지한 상태에서, 환수측 삼방밸브(151)의 환수 배출 측 유로를 개방하고, 환수측 삼방밸브(131)의 바이패스 측 유로를 차단한다. 이와 같은 온수 보충 모드에서는 환수라인(120), 보다 구체적으로는 외부 환수라인(120C) 내의 온수가 역류하여 순환유로의 온수를 보충하게 된다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 온수 난방시스템이 온수 보충 모드로 운전되는 동안 온수 보충 완료 여부를 판단하는 단계(S47)와, 온수 보충이 완료된 경우 순환 난방 운전 모드를 재개하는 단계(S48)를 더 포함할 수 있다. 온수 보충 완료 여부는 온수 보충 모드 시작 후 설정 시간이 지났는지 여부를 판단하거나, 레벨센서에서 측정된 수조(133) 내 온수의 수위가 미리 설정된 기준 수위에 도달하였는지 여부를 판단하거나, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정된 온도차(△Taa) 범위 내에 있는지 여부로 판단할 수 있다. 단계 S45, S46, S47 및 S48는 순환유로 내 온수 증발 또는 소실로 인한 보조 온수 난방장치(1)의 작동 불능 상태를 막기 위한 추가적인 단계들로서, 순환유로 내 온수 증발이나 온수 소실이 발생하지 않는 조건에서는 생략해도 된다.

또한, 시스템 제어부(180)는 소정의 종료 조건이 만족되는지 판단한다. 이때, 해당 난방 존(20)의 난방을 중단할 조건이 되면 시스템 제어부(180)는 난방을 종료시킨다. 여기에서, 소정의 종료 조건은 온도 조절기(181)나 메인 조절기(182)를 통해 난방 종료 신호가 입력된 경우, 목표로 하는 온도에 도달하는 경우, 비상 상황 등 다양한 조건이 될 수 있다.

이제, 도 16을 참조하여 전술한 보조 온수 난방장치(1)를 앞선 실시예와 달리 난방라인(16)에 직접 연결하여 이용하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온수 난방시스템을 설명한다.

도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 온수 난방시스템은, 온수 공급원(110)과, 급수라인(112)과, 급수헤더(114)와, 난방라인(116)과, 환수헤더(118)와, 환수라인(120)과, 보조 온수 난방장치(1)와, 시스템 제어부(180)를 포함한다. 전술한 실시예에서 설명된 바와 같이, 보조 온수 난방장치(1)는, 급수관(112B), 환수관(120B), 수조(133), 급수측 삼방밸브유닛(135), 환수측 삼방밸브유닛(150), 가열유닛(170) 및 펌프(172)와, 이들을 수용하는 하우징 등을 포함한다.

이러한 온수 난방시스템은 온수 공급원(110)에서 공급되는 온수를 난방라인(116)으로 유동시켜 난방라인(116)이 설치된 난방 존(20)을 난방하는 급수 난방 운전 모드 또는 난방라인(116)을 통과한 온수를 보조 온수 난방장치(1)로 가열 및 순환시켜 난방라인(116)으로 재공급하는 순환 난방 운전 모드로 선택적인 운전이 가능하다.

급수라인(112)과, 급수헤더(114)와, 난방라인(116)과, 환수헤더(118)와, 환수라인(120)과, 시스템 제어부(180)는 각 세대에 구비되어 세대 난방 설비를 구성할 수 있다. 그리고 온수 공급원(110)은 하나 이상의 세대(10)에 온수를 공급할 수 있도록 하나가 설치될 수 있다. 각 세대(10)가 복수 난방 존(20)을 포함할 수 있으며, 각 난방 존(20)에는 난방라인(116)과 보조 온수 난방장치(1)와 온도 조절기(181)가 하나씩 배치될 수 있다.

급수라인(112)은 온수 공급원(110)과 연결되어 온수 공급원(110)에서 공급되는 온수를 각 세대(10)로 유입시킬 수 있다. 급수라인(112)에는 세대(10) 내로 공급되는 온수의 열량 또는 온도를 측정하기 위한 열량계가 설치될 수 있다.

한편, 급수라인(112)은 온수 공급원(110)으로부터 급수헤더(114)까지 이어진 외부 급수라인(112A)과, 급수헤더(114)로부터 보조 온수 난방장치(1)의 급수 유입 포트까지 이어진 내부 급수라인(112C)과, 보조 온수 난방장치(1)에 포함되고 내부 급수라인(112C)과 난방라인(116) 사이에 위치하는 급수관(112B)을 포함한다.

급수관(112B)과 난방라인(116)의 접속 위치에 급수측 삼방밸브유닛(135)이 설치될 수 있으며, 급수측 삼방밸브유닛(135)에 포함된 급수측 삼방밸브(136)의 일부가 급수 배출 포트를 구성할 수 있다.

급수 온도센서(124)는 급수관(112B)과 난방라인(116)이 접속되는 급수 배출 포트에 설치된다. 급수 온도센서(124)의 설치 위치는 급수라인(112) 에서 난방라인(116)으로 공급되는 온수의 공급 온도를 측정할 수 있는 다양한 위치로 변경될 수 있다. 난방라인(116)으로 공급되는 온수의 온도는 급수라인(116)의 임의의 위치에서 설치된 열량계 또는 급수 온도센서(124)를 통해 측정되어 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 제공될 수 있다.

급수헤더(114)는 급수라인(112)을 통해 공급되는 온수를 복수의 난방라인(116)으로 분배할 수 있다.

복수의 난방라인(116)은 각 세대(10)에 구비되는 해당 난방 존(20)으로 온수를 공급할 수 있도록 해당 난방 존(20)에 매설되며, 온수가 난방라인(116)을 통해 유동함으로써 난방 존(20)에 대한 난방이 이루어진다. 여기에서, 난방 존(20)은 세대에 구비되는 방이나, 거실, 부엌 등이 될 수 있으며, 그 크기가 다를 수 있다. 그리고 난방 존(20)의 크기에 따라 각 난방 존(20)에 매설되는 난방라인(116)의 길이 및 각 난방 존(20)으로 공급되는 온수의 유량도 다르게 설계될 수 있다.

난방 존(20)에는 난방 존(20)의 실내 온도를 측정하기 위한 실내 온도센서(126)가 설치된다. 실내 온도센서(126)는 난방 존(20)의 실내 온도를 측정하고, 측정 정보를 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 제공한다.

난방 존(20)에는 난방 존(20)의 바닥 온도를 측정하기 위한 바닥 온도센서(127)가 추가로 더 설치될 수 있다. 바닥 온도센서(127)는 난방 존(20)의 바닥 온도를 측정하고, 측정 정보를 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 제공한다.

난방라인(116)의 상류에는 급수 조절밸브가 연결될 수 있다. 사용자가 급수 조절밸브를 조작하여 난방라인(116)을 통한 온수의 유동을 단속하거나, 난방라인(116)으로 공급되는 온수의 유량을 조절할 수 있다.

환수헤더(118)는 복수의 난방라인(116)을 통과한 온수를 모아 환수라인(120)으로 배출시킨다.

환수라인(120)은 온수 공급원(110)으로부터 급수헤더(114)까지 이어진 외부 환수라인(120C)와, 환수헤더(114)로부터 보조 온수 난방장치(1)의 환수 배출 포트까지 이어진 내부 환수라인(120A)과, 보조 온수 난방장치(1)에 포함되고 내부 환수라인(112C)과 난방라인(116) 사이에 위치하는 환수관(120B)을 포함한다.

환수관(120B)과 내부 환수라인(120A)의 접속 위치에 환수측 삼방밸브유닛(150)이 설치될 수 있으며, 환수측 삼방밸브유닛(150)에 포함된 환수측 삼방밸브(151)의 일부가 전술한 환수 배출포트를 구성할 수 있다.

수조(133)는 환수되는 온수를 가열하여 다시 순환시키기 위해, 환수되는 온수를 저장하는 역할을 한다.

수조(133)에는 레벨센서(미도시)가 설치될 수 있다. 레벨센서는 수조 내 온수의 수위를 측정하기 위하여 마련된다. 레벨센서는 수조 내 온수의 수위를 측정하고, 측정 정보를 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 제공한다.

난방라인(116)의 하류에는 환수 조절밸브가 설치될 수 있다.

또한, 환수라인(120)에는 환수 온도센서(132)가 설치된다.

보조 온수 난방장치(1)는 급수라인(112)과 환수라인(120)에 걸쳐 설치되는 것으로서, 환수라인(120)을 통해 환수되는 온수를 가열유닛(170)으로 가열하여, 급수라인(112)을 통해 난방라인(116)으로 재공급하도록 구성된다.

환수 온도센서(132)는 난방 존(20)을 통과한 후 환수되는 온수의 온도를 측정하고, 측정 정보를 보조 난방장치 제어부(101) 또는 시스템 제어부(180)에 전송한다.

환수라인(120)은 보조 온수 난방장치(1)의 환수관(120B)을 통과하고 환수헤더(118))로 모인 온수를 온수 공급원(110)으로 환수시킨다.

보조 온수 난방장치(1)는 하우징 내부에 급수관(112B)과, 환수관(120B)과, 바이패스관로(171)과, 급수측 삼방밸브 유닛(135)과, 환수측 삼방밸브 유닛(150)과, 수조(133)와, 가열유닛(170)과, 펌프(172)를 포함한다. 다.

또한, 보조 온수 난방장치(1)는, 급수라인(120)에 설치되어 급수 온도를 측정하는 급수 온도센서(124)와, 환수라인(120) 설치되는 환수 온도센서(132)를 더 포함한다.

또한, 보조 온수 난방장치(1)는 급수 온도센서(124), 환수 온도센서(132), 실내 온도센서126), 바닥 온도센서(128)를 포함하는 감지수단에서 얻은 정보를 이용하여 급수측 삼방밸브 유닛(135), 환수측 삼방밸브 유닛(150), 가열유닛(170) 및 펌프(172) 등의 동작을 제어하는 보조 난방장치 제어부(101)와, 상기 보조 난방장치 제어부(101)와 연결된 채 외부로 노출되며 사용자가 보조 온수 난방장치(1)의 모드를 직접 입력할 수 있도록 해주는 휠노브(wheel knob) 타입의 모드 입력부와, 보조 온수 난방장치(1)의 제어와 관련된 정보, 예컨대, 급수 온도, 환수 온도, 실내 온도, 바닥 온도, 수조 내 온수의 수위 등과 순환되는 온수의 유량 등 여러 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함한다.

상기 보조 난방장치 제어부(101)는 시스템 제어부(180)의 일부로 포함될 수 있으며, 메인 조절기(182) 및 온도 조절기(181)와 유·무선 통신 가능하도록 마련될 수 있다.

급수관(112B)은 온수 공급원(110)의 온수를 난방라인(116)으로 공급하는 급수라인(112)의 일부로서, 급수측 삼방밸브유닛(135)과 함께 급수라인(112)과 난방라인(116) 사이를 연결한다. 환수관(120B)은 난방 존의 난방에 이용된 온수를 온수 공급원(110)로 환수하는 환수라인(12)의 일부로서, 환수측 삼방밸브유닛(150)과 함께 환수라인(120)과 난방라인(116) 사이를 연결하는 역할을 한다. 수조(133)는 환수관(120B)에 설치되어 환수관(120B)을 통해 환수되는 온수를 받아 저장하는 역할을 한다. 바이패스관로(171)는 급수측 삼방밸브유닛(135) 및 환수측 삼방밸브유닛(150)과 협력하여, 순환 난방 운전 모드에서 환수되는 온수가 급수라인(112), 보다 구체적으로는 급수관(112B)으로 바이패스 되도록 해주는 통로의 역할을 한다.

환수측 삼방밸브유닛(150)은 바이패스관로(171)와 환수관(120B)을 선택적으로 접속시키도록 환수라인(120) 중의 환수관(120B)에 설치되어, 순환 난방 운전 모드에서 환수라인(120)을 통한 온수의 흐름을 차단함과 동시에, 바이패스관로(171)을 통한 온수 흐름을 허용하여, 환수되는 온수가 급수라인(112)으로 다시 공급되도록 온수의 유동 방향을 전환시킨다.

급수측 삼방밸브유닛(135)은 바이패스관로(171)와 급수관(112B)을 선택적으로 접속시키도록 급수관(112B)에 설치되며, 순환 난방 운전 모드에서 급수라인(112)을 통한 온수 공급원(110)으로부터의 온수 공급을 차단함과 동시에, 바이패스관로(171)를 통과한 온수가 급수관(112B))을 통해 난방라인(116)으로 다시 흐르도록 온수의 유동 방향을 전환시킨다.

가열유닛(170)은 바이패스관로(171)을 통해 급수관(112B)으로 재공급되는 온수를 가열하여 온수의 온도를 난방라인(116)에서 난방 용도로 사용 가능한 온도로 높여준다.

순환 난방 운전 모드에서는 환수측 삼방밸브유닛(150)과 급수측 삼방밸브유닛(135)이 작동하여, 환수관(120B), 바이패스관로(171), 급수관(112B), 난방라인(116) 및 다시 환수관(120B)로 구성된 순환유로를 형성된다. 순환 난방 운전모드에서 상기 순환유로, 바람직하게는 바이패스관로(171)와 연결된 펌프(172)가 작동하여, 온수가 순환유로를 통해 순환하게 된다. 이때, 온수는 가열유닛(170)에 의해 가열되어 일정 온도 이상으로 항상 유지되므로, 난방 존(20)에 대한 난방을 연속적으로 할 수 있다.

이제, 도 16 및 도 17을 함께 참조하여 본 실시예에 따른 온수 난방시스템의 제어방법에 대해 설명하면 다음과 같다

도 16 및 도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 온수 난방시스템의 제어방법은 난방 존(20)에 대한 난방이 시작된 후, 해당 난방 존(20)의 현재 난방부하(Lp)를 산출하는 단계(S101)와, 현재 난방부하(Lp)를 사전 설정된 기준 난방부하(Lc)와 비교하는 단계(S102)와, 현재 난방부하(Lp)와 기준 난방부하(Lc) 간의 비교 결과에 따라 온수 난방시스템을 급수 난방 운전 모드로 운전시키거나, 순환 난방 운전 모드로 운전시키는 단계(S103)(S104)를 포함한다.

현재 난방부하(Lp)를 산출하는 단계(S101)에서는, 시스템 제어부(180)가 해당 난방 존(20)을 사용자에 의해 설정된 난방 조건으로 난방하는데 필요한 현재 난방부하(Lp)를 산출한다. 이때, 현재 난방부하(Lp)는 사용자에 의해 선택된 난방 존(20)의 목표 실내 온도와 난방 존(20)의 현재 실내 온도간의 차로 산출된 목표 실내 온도차(△Tam), 사용자에 의해 선택된 난방 존(20)의 목표 바닥 온도와 난방 존(20)의 현재 바닥 온도간의 차로 산출된 목표 바닥 온도차(△Tfm), 난방라인(116)으로 공급되는 온수의 급수온도(Tws)와 난방라인(116)을 통과한 온수의 환수온도(Tws)의 차로 산출된 측정 온수 온도차(△Twm)일 수 있다.

현재 난방부하(Lp)를 사전 설정된 기준 난방부하(Lc)와 비교하는 단계(S102)에서, 시스템 제어부(180)가 산출된 현재 난방부하(Lp)와 기준 난방부하(Lc)를 비교한다. 여기에서, 기준 난방부하(Lc)는 보조 온수 난방장치(1)가 해결 가능한 최대 난방부하 이하의 적절한 값으로 정해진다.

현재 난방부하(Lp)로 목표 실내 온도차(△Tam)가 이용되는 경우 기준 난방부하(Lc)인 기준 실내 온도차(△Tac)와 비교되고, 현재 난방부하(Lp)로 목표 바닥 온도차(△Tfm)가 이용되는 경우 기준 난방부하(Lc)인 기준 바닥 온도차(△Tfc)와 비교되고, 현재 난방부하(Lp)로 측정 온수 온도차(△Twm)가 이용되는 경우 기준 난방부하(Lc)인 기준 온수 온도차(△Twc)와 비교된다.

현재 난방부하(Lp)가 기준 난방부하(Lc)보다 큰 경우는 보조 온수 난방장치(1)로 해당 난방 존(20)을 현재의 난방 조건에 맞춰 난방하기에 충분한 온수를 공급하기 어려운 상태로 볼 수 있다. 따라서, 현재 난방부하(Lp)가 기준 난방부하(Lc)보다 큰 경우에는 시스템 제어부(180)가 온수 난방시스템을 급수 난방 운전 모드로 운전시킨다(S103). 이때, 시스템 제어부(180)는 바이패스관로(171)을 통한 온수의 유동이 차단되도록 급수측 삼방밸브유닛(135) 및 환수측 삼방밸브유닛(150)을 제어하고, 온수 공급원(110)에서 공급되는 온수를 급수라인(112)과, 난방라인(116)과, 환수라인(120)을 따라 차례로 유동시켜 난방 존(20)을 난방시킨다.

급수 난방 운전 모드에서 보조 온수 난방장치(1)는 작동하지 않는다. 보조 온수 난방장치(1)가 작동하지 않을 때, 급수측 삼방밸브(136)와 환수측 삼방밸브(151)에 의해 바이패스관로(171)가 차단되며, 가열유닛(170) 및 펌프(172)의 작동은 정지된다.

온수 난방시스템이 급수 난방 운전 모드로 운전되는 경우, 온수 공급원(110)을 작동시켜야 하므로 에너지 소모량은 상대적으로 많을 수 있으나, 난방 성능이 좋아 난방부하가 큰 경우에 유리하다.

한편, 현재 난방부하(Lp)가 기준 난방부하(Lc) 이하인 경우는 보조 온수 난방장치(1)만으로 해당 난방 존(20)을 현재의 난방 조건에 맞춰 난방할 수 있는 상태로 볼 수 있다.

따라서 현재 난방부하(Lp)가 기준 난방부하(Lc) 이하인 경우에는 시스템 제어부(180)가 온수 난방시스템을 순환 난방 운전 모드로 운전시킨다(S104). 이때, 시스템 제어부(180)는 보조 온수 난방장치(1)에 포함된 급수측 삼방밸브유닛(135), 환수측 삼방밸브유닛(150), 펌프(172) 및 가열유닛(170)을 제어하여 순환 난방 운전 모드로 전환하여 운전할 수 있다.

순환 난방 운전 모드에서는 급수라인(112)을 통한 온수 공급원(110)으로부터의 온수 급수를 차단하고 환수라인(120)을 통한 온수 공급원(110)으로의 온수 환수를 차단하도록 급수측 삼방밸브유닛(135) 및 환수측 삼방밸브유닛(150)을 제어하고, 펌프(172)를 가동하여 환수관(120B)과 연결되어 설치된 수조(133)에 저장된 온수를 바이스패스 관로(171)를 통해 급수관(112B)으로 보내는 것을 시작으로 하여, 온수를 급수관(120B), 난방라인(116) 및 환수관(120B)을 통과하는 순환유로를 따라 순환시킨다. 온수가 펌프(172)에 의해 바이패스관로(171)로 펌핑되고, 바이패스관로(171)를 통과하는 온수가 가열유닛(170)에 의해 가열되어 급수측 삼방밸브(136)를 통해 난방라인(116)으로 재공급된다.

온수 난방시스템이 순환 난방 운전 모드로 운전되는 경우, 온수 공급원(110)을 작동시켜 이용하는 경우에 비해 상대적으로 에너지 소모량이 작은 보조 온수 난방장치(1)를 이용하게 되므로, 에너지를 절약하면서 운전을 할 수 있다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 온수 난방시스템이 순환 난방 운전 모드로 운전되는 동안, 순환유로 내의 온수 부족 여부를 판단하는 단계(S105)를 더 포함한다.

온수 부족 여부를 판단하는 단계(S105)에서는 레벨센서에서 측정된 수조(133) 내 온수의 수위가 미리 설정된 최소 수위에 도달하면 온수가 부족한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 온수 부족 여부를 판단하는 단계(S105)에서는 순환하는 온수의 환수 온도와 급수 온도 차이, 즉, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정 온도차 범위 내에 있는지 여부로 판단할 수도 있다. 환수 온도는 환수 온도센서(132)가 측정한 온도일 수 있으며, 급수 온도는 급수 온도센서(124)가 측정한 온도일 수 있다. 가열유닛(170)이 온수를 가열하는 열량이 일정하므로, 순환하는 온수의 유량이 증발 또는 소실에 의해 감소되면, 순환하는 온수의 환수 온도와 급수 온도 차이가 기준 온도차 범위를 벗어나게 된다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 순환유로 내 온수가 부족한 경우, 온수 난방시스템을 온수 보충 모드로 운전하는 단계(S106)를 더 포함한다. 순환 난방 운전 모드에서 온수 보충 모드로 전환을 위해, 시스템 제어부(180)는 펌프(172)의 구동을 정지하고, 환수라인(120)을 개방하고 바이패스관로(171) 및 급수라인(112)의 상류를 차단한다. 보다 구체적으로 시스템 제어부(180)는, 펌프(172)의 구동을 정지한 상태에서 환수측 삼방밸브(151)의 환수 배출 측 유로를 개방하고, 환수측 삼방밸브(131)의 바이패스 측 유로를 차단한다. 이와 같은 온수 보충 모드에서는 환수라인(120), 보다 구체적으로는 내부 환수라인(120A) 및 외부 환수라인(120C) 내의 온수가 역류하여 순환유로의 온수를 보충하게 된다.

또한, 상기 온수 난방시스템의 제어방법은 온수 난방시스템이 온수 보충 모드로 운전되는 동안 온수 보충 여부를 판단하는 단계(S107)와, 온수 보충이 완료된 경우 순환 난방 운전 모드를 재개하는 단계(S108)를 더 포함할 수 있다. 온수 보충 여부는 온수 보충 모드 시작 후 설정 시간이 지났는지 여부를 판단하거나, 레벨센서에서 측정된 수조(133) 내 온수의 수위가 미리 설정된 기준 수위에 도달하였는지 여부를 판단하거나, 측정 온수 온도차(△Twm)가 기설정된 온도차 범위 내에 있는지 여부로 판단할 수 있다. 단계 S105, S106, S107 및 S108은 순환유로 내 온수 증발 또는 소실로 인한 보조 온수 난방장치(1)의 작동 불능 상태를 막기 위한 추가적인 단계들로서, 순환유로 내 온수 증발이나 온수 소실이 발생하지 않거나 무시되어도 되는 경우에는 생략해도 된다.

또한, 시스템 제어부(180)는 소정의 종료 조건이 만족되는지 판단한다. 이때, 해당 난방 존(20)의 난방을 중단할 조건이 되면 시스템 제어부(180)는 난방을 종료시킨다. 여기에서, 소정의 종료 조건은 온도 조절기(181)나 메인 조절기(182)를 통해 난방 종료 신호가 입력된 경우, 목표로 하는 온도에 도달하는 경우, 비상 상황 등 다양한 조건이 될 수 있다.

상기 난방시스템의 제어방법은, 난방부하(Lp)로 목표 실내 온도차(△Tam)를 이용하는 경우에는 도 13을 참조로 하여 위에서 설명한 방법과 같거나 유사하게 구현될 수 있고, 난방부하(Lp)로 목표 바닥 온도차(△Tfm)를 이용하는 경우에는 도 14를 참조하여 위에서 설명한 방법과 같거나 유사하게 구현될 수 있으며, 난방부하(Lp)로 측정 온수 온도차(△Twm)를 이용하는 경우에는 도 15를 참조하여 위에서 설명한 방법과 같거나 유사하게 구현될 수 있다.

한편, 도 18과 도 19는 보조 온수 난방장치의 여러 다양한 예를 보여주는 주는 도면들이다.

도 18은 바이패스관로(171)에 설치되어 환수를 가열하는 가열유닛(170)이 열전소자인 예를 보여준다.

도 19는 가열유닛(170)이 바이패스관로(171)로에 설치되어 환수되는 온수를 가열하는 대신에, 수조(133)에 설치되어 수조(133) 내의 온수를 가열하는 예를 보여준다.

도시하지는 않았지만, 수조(133) 내로 직접 도입된 다양한 히터 또는 열전소자가 수조 내의 온수를 직접 가열하는 것도 고려될 수 있다.

상술한 것과 같이, 본 발명에 따른 온수 난방시스템은 난방라인(116)을 통과한 온수를 가열하여 선택적으로 이용할 수 있는 보조 온수 난방장치(1)를 구비함으로써, 난방 존(20)의 난방부하에 따라 온수 공급원(110)에서 공급되는 온수로 난방 존(20)을 난방하는 급수 난방 운전 모드 또는 보조 온수 난방장치(1)로 난방 존(20)을 난방하는 순환 난방 운전 모드의 선택적 운전이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 온수 난방시스템은 난방 존(20)의 난방부하가 작은 경우, 온수 공급원(110)에 비해 에너지 소모량이 작은 보조 온수 난방장치(1)를 이용하여 온수를 가열하고 재공급함으로써, 에너지 절약 운전이 가능하고, 운전 비용을 절감할 수 있다.

이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 위에서는 온수 난방시스템이 복수의 세대(10)를 포함하는 공동주택에 적용된 것을 위주로 설명하였으나, 본 발명에 따른 온수 난방시스템은 단독주택, 빌딩 등 다양한 주거 환경에 적용될 수 있으며, 개별난방과 지역난방 등 다양한 난방 방식 모두에 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 온수 난방시스템은 하나의 세대(10)에 복수의 난방 존(20)과 복수의 난방라인(116)이 구비되는 경우, 난방 존(20) 각각에 대한 급수 난방 운전 또는 순환 난방 운전이 가능하다.

지금까지, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 보조 온수 난방장치 110 : 온수 공급원
112 : 급수라인 112B : 급수관
116 : 난방라인 120 : 환수라인
120B : 환수관 133 : 수조
135 : 급수측 삼방밸브유닛 150 : 환수측 삼방밸브유닛
170 : 가열유닛 172 : 펌프

Claims (10)

1. 급수라인을 통해 온수 공급원으로부터 온수를 난방라인으로 유동시켜 난방 존을 난방하고, 난방라인을 통과한 온수는 환수라인을 통해 온수 공급원으로 환수시키는 온수 난방시스템에 적용되는 보조 온수 난방장치로서,
   상기 급수라인의 일부를 이루는 급수관;
   상기 환수라인의 일부를 이루는 환수관;
   상기 환수관에 연결 설치되어 환수되는 온수를 저장하는 수조;
   상기 환수관으로부터 상기 급수관으로의 온수 통로를 형성하는 바이패스관로;
   상기 환수라인을 통한 온수의 유동 또는 상기 환수관과 바이패스관로를 통한 온수의 유동이 선택적으로 이루어질 수 있도록 설치되는 환수측 삼방밸브유닛;
   상기 급수라인을 통한 온수의 유동 또는 상기 급수관과 바이패스관로를 통한 온수의 유동이 선택적으로 이루어질 수 있도록 설치되며, 상기 환수측 삼방밸브유닛과 협력하여 상기 급수관과 상기 난방라인과 상기 환수관과 상기 바이패스관로를 지나는 순환유로를 형성하는 급수측 삼방밸브유닛;
   상기 순환유로를 따라 온수를 유동시키는 펌프;
   상기 수조 또는 상기 바이패스관로 내의 온수를 가열하는 가열유닛; 및
   상기 환수측 삼방밸브유닛, 상기 급수측 삼방밸브 유닛, 상기 펌프 및 상기 가열유닛을 제어하는 제어부;를 포함하며,
   상기 제어부는,
   현재 난방부하와 기준 난방부하를 비교하여, 현재 난방부하가 기준 난방부하보다 크면, 온수가 상기 온수 공급원, 상기 급수라인, 상기 난방라인, 상기 환수라인 및 상기 온수공급원을 순환하여 난방 존을 난방하는 급수 난방 모드로 운전되도록 상기 온수 난방시스템을 제어하고,
   현재 난방부하와 기준 난방부하를 비교하여, 현재 난방부하가 기준 난방부하 이하이면, 온수가 상기 가열유닛에 의하여 가열되면서 상기 순환유로를 순환하여 난방 존을 난방하는 순환 난방 모드로 운전되도록 상기 온수 난방시스템을 제어하며,
   상기 온수 난방시스템이 상기 순환 난방 모드로 운전되는 과정에서 상기 순환유로를 순환하는 온수가 부족한 경우 온수를 보충하기 위한 온수 보충 모드로 전환되도록 상기 온수 난방시스템을 제어하고,
   상기 온수 보충 모드에서는 상기 펌프 및 상기 가열유닛의 동작을 정지시키고, 상기 환수라인을 통하여 온수가 유동되고 상기 환수관과 바이패스관로를 통한 온수의 유동이 차단되도록 상기 환수측 삼방밸브유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 보조 온수 난방장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 급수관에는 급수 온도센서가 설치되며,
   상기 환수관에는 환수 온도센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 보조 온수 난방장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 수조에는 레벨센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 보조 온수 난방장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 환수측 삼방밸브유닛은 환수측 삼방밸브 및 상기 환수측 삼방밸브를 동작시키는 환수측 밸브 액추에이터를 포함하며,
   상기 환수측 삼방밸브는 환수측 밸브 하우징 및 상기 환수측 밸브 하우징의 내부에 설치되는 환수측 유로전환부재를 포함하고,
   상기 환수측 밸브 하우징의 내측에는 환수 배출 측과, 환수 유입 측과, 바이패스관로 측으로 개방된 3 방향 유로가 형성되며,
   상기 환수측 유로전환부재는 상기 3 방향 유로에 대응되는 3개의 통로를 포함하되, 상기 환수측 유로전환부재가 회전하여 상기 3 방향 유로 중 1 방향 유로를 차단하고 2 방향 유로가 연통되도록 개방하는 것을 특징으로 하는 보조 온수 난방장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 급수측 삼방밸브유닛은 급수측 삼방밸브 및 상기 급수측 삼방밸브를 동작시키는 급수측 밸브 액추에이터를 포함하며,
   상기 급수측 삼방밸브는 급수측 밸브 하우징 및 상기 급수측 밸브 하우징의 내부에 설치되는 급수측 유로전환부재를 포함하고,
   상기 급수측 밸브 하우징의 내측에는 급수 유입 측과, 급수 배출 측과, 바이패스관로 측으로 개방된 3 방향 유로가 형성되며,
   상기 급수측 유로전환부재는 상기 3 방향 유로에 대응되는 3개의 통로를 포함하되, 상기 급수측 유로전환부재가 회전하여 상기 3 방향 유로 중 1 방향 유로를 차단하고 2 방향 유로가 연통되도록 개방하는 것을 특징으로 하는 보조 온수 난방장치.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부에 입력 신호를 가하는 조작부와,
   난방 운전 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 온수 난방장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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